案例分析：使用激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（LIBS）對Hi Fi連接器進行分析
今天我們有幸邀請到了Gerweck Surface Technology公司的Hans Ullrich Eckert，他將向我們介紹他和他的同事們是如何通過LIBS技術(shù)在質(zhì)量保證中克服電鍍產(chǎn)品中典型的微觀缺陷和污染挑戰(zhàn)的。我們都知道，因為即使是連接器等小樣品上的細小缺陷，也會顯著降低產(chǎn)品質(zhì)量，導(dǎo)致整批產(chǎn)品的失敗。Hans Ullrich在電鍍行業(yè)擁有超過40年的專業(yè)經(jīng)驗，目前是Gerweck公司的工藝技術(shù)開發(fā)負責(zé)人。
這次給大家介紹的這是一個Hi Fi連接器，用于非常高端的保真連接系統(tǒng)，非常昂貴。大家可以在這里看到，這些白色的斑點。我們想要知道如何能去除這些斑點？其組件的功能是否仍然正常？清除這些斑點后，是否有可能再重新加工？
從圖片中大家能看到這些斑點，也清楚地看到其中的某個斑點，某個污染，這些殘留物在靠近毛刺的位置。這個時候，顯微鏡就會拍攝多張照片，然后計算出，比方說哪一張是清晰的，并把它做成一個多層的圖像，這樣就可以獲得一個你想觀察的斑點的更高分辨率的照片，可以觀察到多個區(qū)域的鎳。
這是鎳區(qū)，同樣的步驟，我們先觀察一個看起來不錯的區(qū)域；然后更換物鏡，用激光照射鎳區(qū)，以獲得分析結(jié)果；然后提高分辨率，開始進行檢測，激光啟動之前需要短暫的幾秒鐘；然后再次實時獲得結(jié)果，再次將其保存在數(shù)據(jù)庫中；然后再分析。
鎳區(qū)LIBS過程
鎳區(qū)LIBS結(jié)果
現(xiàn)在我們開始準備進行光學(xué)檢測。對比數(shù)據(jù)庫中的光譜，大家可以看到來自殘留物的光譜和來自鎳區(qū)的光譜它們是完全不同的，這個很明顯。但現(xiàn)在的問題是，它是什么？因此，需要改變數(shù)據(jù)庫，比較檢測出的光譜和數(shù)據(jù)庫中的光譜，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的信息顯示這主要是鈉。如果大家現(xiàn)在比較這兩個光譜，可以看到這主要是鈉，與鎳基的程序相同。如果你把這兩個放在一起，你會看到，或多或少你從基礎(chǔ)材料中得到的所有峰值，你也會在理論上的鎳或鎳的光譜中找到。因此，很明顯，除了鎳本身，鎳上沒有太多的其他東西，上圖則是比較得出的結(jié)果。
現(xiàn)在，我們詳細解釋一下這看起來像什么。這是你之前看到的光譜。紅色的是我們的殘留物，綠色的線是數(shù)據(jù)庫根據(jù)理論上反應(yīng)的鈉提供的，這意味著這里只有兩個峰是典型的鈉的峰。大家可以看到周圍沒有太多的其他東西，也就是說表面上是鈉鹽，鈉的濃度相對較高，沒有其他金屬。
斑點（紅線）與鈉（綠線）LIBS譜圖對比
另一方面，如果我將其與鎳進行比較，組件上的殘留物非常厚，激光無法穿過，沒有看到鎳，這意味著它不能穿過殘留物到達鎳的位置。對我們來說，這些殘留物的影響是顯著的。根據(jù)這些結(jié)論，我們判斷殘留物是鈉鹽。它可能是氫氧化鈉或碳酸鈉，因為非常厚，激光達不到鎳。
鎳電鍍層（綠線）與斑點（紅線）LIBS譜圖對比
在這個案例中，我們還可以創(chuàng)建自己的數(shù)據(jù)庫。我們有一個數(shù)據(jù)庫，也就是我們所說的原材料，我們把生產(chǎn)線上使用的所有標準材料放在這里。不管這是化學(xué)材料還是我們工具的材料，我們都可以直接比較，了解我們在零件上發(fā)現(xiàn)的材料或污染是否來自于電鍍過程。
通過觀看視頻大家可以看到，只需點擊幾下，就能獲得結(jié)果，LIBS的檢測速度非�？欤覙悠返臏蕚涔ぷ骱苌�。同時還發(fā)現(xiàn)可以用它來研究表面以下的區(qū)域。如果我們在一個區(qū)域進行激光照射，我們可以穿過電鍍層，然后觀察電鍍層的下面，而不需要制作橫截面。這一點是無法通過例如EDX實現(xiàn)的，因為你只能看到表面，你需要做橫截面才能看到下面的情況。這可以幫助我們確定污染是僅存在于表面，還是已經(jīng)涉及更深處？我們能不能穿過并查看這個層面下一或兩微米處是否有污染？LIBS就適合這樣的工作！
LIBS最大的好處是當(dāng)我們使用顯微鏡觀察一個區(qū)域時，如果看到有異常，便可以立即檢查它是什么。它真的是一種污染嗎？或者只是氧化變色？這是一種將光學(xué)和分析方法相結(jié)合的多功能性。這將會對日常業(yè)務(wù)提供很大的幫助。
正如之前所說，LIBS能帶來很大的優(yōu)勢。可以創(chuàng)建自己的數(shù)據(jù)庫，收集環(huán)境中使用的材料并將其存儲至數(shù)據(jù)庫，然后可以把發(fā)現(xiàn)的任何東西與數(shù)據(jù)庫進行比較�？偠灾�，徠卡DM 6M LIBS強大的功能滿足了同時用于開發(fā)、故障排除和根本原因分析等多樣化功能需求！
最后，通過測試，我們發(fā)現(xiàn)，在這些白色區(qū)域上沒有檢測到任何外來金屬。污染物是鈉化合物，這表示那不是工藝中的金屬鹽，也不是電鍍過程中產(chǎn)生的。那一定是我們通常在預(yù)處理中就已經(jīng)存在的。樣品一定是在生產(chǎn)過程中被污染了。
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